وبينما تتطلب السكاكين شحذاً منتظماً للإبقاء عليها حادة، يتم استبدال شفرات الحلاقة بشكل روتيني، على الرغم من أنها تتعامل مع مادة رقيقة جداً وهي الشعر، وهو اللغز الذي نجحت في حله دراسة نشرت أول من أمس في دورية «ساينس».

وخلال الدراسة وجد المهندسون في «معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا» بأميركا، أن الشعر وهو مادة أكثر نعومة بمقدار 50 مرة من الشفرة، يمكن أن يتلفها بطريقة أكثر تعقيداً من مجرد إضعاف الحافة بمرور الوقت.

ووجدوا أنه يمكن أن تتسبب خصلة شعر واحدة في تشقق حافة النصل في ظل ظروف معينة، وبمجرد تشكل الشقوق الأولى، تكون الشفرة عرضة لمزيد من الشقوق، ومع تراكم مزيد منها يمكن أن تصبح حافة ماكينة الحلاقة باهتة بسرعة.

وتوصلوا إلى أن الهيكل المجهري للشفرة يلعب دوراً رئيسياً؛ حيث تكون حافة النصل أكثر عرضة للشقوق إذا كانت البنية المجهرية للصلب غير موحدة، كما تلعب زاوية اقتراب الحافة من خصلة الشعر دوراً في بدء الشقوق.

ولتحديد الآليات التي تفشل بها شفرات الحلاقة عند حلق شعر الإنسان، أجرى الفريق البحثي أولاً بعض التجارب الأولية، مستخدماً شفرات الحلاقة التي تستخدم لمرة واحدة لحلق شعر الوجه.

وبعد كل حلاقة، التقط صوراً لحافة ماكينة الحلاقة باستخدام مجهر إلكتروني (SEM) لتتبع كيفية تآكل الشفرة بمرور الوقت، والمثير للدهشة أن التجارب كشفت عن تكون الشقوق في مناطق معينة من دون الأخرى.

وأراد الدكتور سيمال تاسان، من «معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا» وفريقه البحثي أن يفهموا في أي ظروف تكونت هذه الشقوق، وما هي أسباب تكونها.

وللإجابة على هذا السؤال، تم بناء جهاز ميكانيكي صغير لإجراء تجارب حلاقة أكثر تحكماً، وتم تصميمه بحيث يمكن استخدامه داخل مجهر إلكتروني، بما مكَّن الفريق البحثي من التقاط صور عالية الدقة لكل من الشعر والشفرة، أثناء القيام بإجراء عديد من تجارب القطع.

واستخدم في هذه التجارب شعره الخاص، وكذلك عينات شعر من عديد من زملائه في المختبر، والتي تمثل بشكل عام مجموعة واسعة من أقطار الشعر.

ويقول جيانلوكا روسيولي، الباحث المشارك بالدراسة، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لـ«معهد ماساتشوستس» بالتزامن مع نشرها: «وجدنا أن المشكلة تحدث عندما تقترب الشفرة من الشعر بزاوية، وعندما يكون فولاذ النصل غير متجانس في التكوين، وعندما تلتقي حافة خصلة الشعر بالشفرة عند نقطة ضعيفة في بنيتها غير المتجانسة».

ويضيف: «خلصنا من ذلك إلى معالجة للفولاذ بشكل أكثر تجانساً، من أجل صنع شفرات تدوم لفترة أطول وأكثر مقاومة للشقوق، وقدمنا طلباً للحصول على براءة اختراع بهذا الأمر».